Bronsted Lowry Theory of Acids and Bases

 Brønsted-Lowry-syrabassteorin (eller Bronsted Lowry-teorin) identifierar starka och svaga syror och baser baserade på om arten accepterar eller donerar protoner eller H⁺. Enligt teorin reagerar en syra och en bas med varandra och får syran att bilda sin konjugatbas och basen bildar sin konjugatsyra genom att byta ut en proton. Teorin föreslogs oberoende av Johannes Nicolaus Brønsted och Thomas Martin Lowry 1923.

I huvudsak är Brønsted-Lowry syrabassteori en allmän form av Arrhenius-teorin om syror och baser. Enligt Arrhenius-teorin är en Arrhenius-syra en som kan öka vätejonen (H⁺koncentration i vattenlösning, medan en Arrhenius-bas är en art som kan öka hydroxidjonen (OH)^-koncentration i vatten. Arrhenius-teorin är begränsad eftersom den bara identifierar syrabasreaktioner i vatten. Bronsted-Lowry-teorin är en mer inkluderande definition, som kan beskriva syrabasbeteende under ett bredare intervall av förhållanden. Oavsett lösningsmedel uppstår en Bronsted-Lowry-syrabasreaktion närhelst en proton överförs från en reaktant till den andra.

Key Takeaways: Brønsted-Lowry Acid-Base Theory

• Enligt Brønsted-Lowry-teorin är en syra en kemisk art som kan donera en proton eller vätekation.
• En bas kan i sin tur acceptera en proton eller vätejon i vattenlösning.
• Johannes Nicolaus Brønsted och Thomas Martin Lowry beskrev oberoende syror och baser på detta sätt 1923, så teorin brukar båda deras namn.

Huvudpunkterna i Bronsted Lowry Theory

• En Bronsted-Lowry syra är en kemisk art som kan donera en proton eller vätekation.
• En Bronsted-Lowry-bas är en kemisk art som kan acceptera en proton. Med andra ord är det en art som har ett ensamt elektronpar tillgängligt att binda till H⁺.
• Efter att en Bronsted-Lowry-syra donerat en proton, bildar den sin konjugatbas. Konjugatsyran i en Bronsted-Lowry-bas bildas när den accepterar en proton. Konjugat-syrabasparet har samma molekylformel som det ursprungliga syrabasparet, förutom att syran har ytterligare en H⁺ jämfört med den konjugerade basen.
• Starka syror och baser definieras som föreningar som helt joniseras i vatten eller vattenlösning. Svaga syror och baser separerar endast delvis.
• Enligt denna teori är vatten amfoteriskt och kan fungera som både en Bronsted-Lowry-syra och Bronsted-Lowry-bas.

Exempel Identifiering av Brønsted-Lowry syror och baser

Till skillnad från Arrhenius-syra och baser kan Bronsted-Lowry-syror-baspar bildas utan reaktion i vattenlösning. Exempelvis kan ammoniak och väteklorid reagera för att bilda fast ammoniumklorid enligt följande reaktion:

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

I denna reaktion är Bronsted-Lowry-syran HCl eftersom den donerar ett väte (proton) till NH₃, Bronsted-Lowry-basen. Eftersom reaktionen inte sker i vatten och eftersom ingen av reaktanterna bildade H⁺ eller OH^-, detta skulle inte vara en syrabasreaktion enligt Arrhenius-definitionen.

För reaktionen mellan saltsyra och vatten är det lätt att identifiera konjugatsyra-baspar:

HCl (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ + cl^-(Aq)

Saltsyra är Bronsted-Lowry-syran, medan vatten är Bronsted-Lowry-basen. Konjugatbasen för saltsyra är kloridjonen, medan konjugatsyran för vatten är hydroniumjonen.

Starka och svaga Lowry-Bronsted syror och baser

När du blir ombedd att identifiera om en kemisk reaktion involverar starka syror eller baser eller svaga, hjälper det att titta på pilen mellan reaktanterna och produkterna. En stark syra eller bas dissocieras fullständigt i sina joner och lämnar inga odelade joner efter att reaktionen är fullbordad. Pilen pekar vanligtvis från vänster till höger.

Å andra sidan dissocierar svaga syror och baser inte helt, så reaktionspilen pekar både vänster och höger. Detta indikerar att en dynamisk jämvikt upprättas där den svaga syran eller basen och dess dissocierade form båda förblir närvarande i lösningen.

Ett exempel om dissociationen av den svaga sura ättiksyra för att bilda hydroniumjoner och acetatjoner i vatten:

CH₃COOH (aq) + H₂O (l) ⇌ H₃O⁺(aq) + CH₃KUTTRA^-(Aq)

I praktiken kan du bli ombedd att skriva en reaktion snarare än att den har gett dig. Det är en bra idé att komma ihåg den korta listan över starka syror och starka baser. Andra arter som kan överföra proton är svaga syror och baser.

Vissa föreningar kan fungera som antingen en svag syra eller som en svag bas, beroende på situationen. Ett exempel är vätefosfat, HPO₄^2-, som kan fungera som en syra eller som en bas i vatten. När olika reaktioner är möjliga, används jämviktskonstanter och pH för att bestämma vilket sätt reaktionen kommer att fortsätta.